2.设 ln sqrt ({x)^2+(y)^2}=arctan dfrac (y)(x), 求 dfrac (dy)(dx).

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查隐函数求导法的应用,涉及对数函数、反正切函数的导数,以及链式法则和商的导数的计算。
解题核心思路:
- 方程两边同时对$x$求导,利用隐函数求导法则处理含有$y$的项。
- 化简导数表达式,将含有$\dfrac{dy}{dx}$的项集中到等式一侧,解出$\dfrac{dy}{dx}$。
破题关键点:
- 左边处理:$\ln \sqrt{x^2 + y^2}$可化简为$\frac{1}{2}\ln(x^2 + y^2)$,求导时注意链式法则。
- 右边处理:$\arctan \dfrac{y}{x}$的导数需应用商的导数公式,并结合链式法则。
- 方程整理:通过移项和因式分解,将$\dfrac{dy}{dx}$单独分离出来。
步骤1:对等式两边同时求导
原方程:
$\ln \sqrt{x^2 + y^2} = \arctan \dfrac{y}{x}$
左边化简为$\frac{1}{2}\ln(x^2 + y^2)$,求导得:
$\frac{1}{2} \cdot \frac{2x + 2y \cdot \dfrac{dy}{dx}}{x^2 + y^2} = \frac{x + y \cdot \dfrac{dy}{dx}}{x^2 + y^2}$
右边求导,应用链式法则和商的导数公式:
$\frac{1}{1 + \left(\dfrac{y}{x}\right)^2} \cdot \frac{x \cdot \dfrac{dy}{dx} - y}{x^2} = \frac{x \cdot \dfrac{dy}{dx} - y}{x^2 + y^2}$
步骤2:建立导数等式并化简
等式两边相等:
$\frac{x + y \cdot \dfrac{dy}{dx}}{x^2 + y^2} = \frac{x \cdot \dfrac{dy}{dx} - y}{x^2 + y^2}$
消去分母$x^2 + y^2$,整理得:
$x + y \cdot \dfrac{dy}{dx} = x \cdot \dfrac{dy}{dx} - y$
步骤3:解关于$\dfrac{dy}{dx}$的方程
移项集中$\dfrac{dy}{dx}$项:
$y \cdot \dfrac{dy}{dx} - x \cdot \dfrac{dy}{dx} = -x - y$
提取公因子$\dfrac{dy}{dx}$:
$\dfrac{dy}{dx} (y - x) = -(x + y)$
解得:
$\dfrac{dy}{dx} = \frac{-(x + y)}{y - x} = \frac{x + y}{x - y}$